医用口罩与防水透气膜，基本构造很像，但不能互用，区别在哪_

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一、医用口罩

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首先，无纺布厂15838056980我们看下常用的医用口罩核心部分的结构：主要由3层无纺布组成，注意：这个层数要求是有生产规定的，至少三层，每一层都有特定的功能。其中

外层：经过防水处理的纺粘无纺布，主要隔绝喷溅的液体及大颗粒物；

中层：经过驻极处理的熔喷无纺布，即静电层，利用静电吸附作用有效阻隔微小颗粒，特别是携带纳米级病毒的微粒或飞沫，实现对病毒等微粒的有效阻隔；

内层：普通纺粘无纺布，用于吸收呼出的水汽，防止水汽破坏中层熔喷无纺布的静电吸附作用。

其中，中层的熔喷无纺布是口罩实现阻隔防护功能的关键核心材料。

3层无纺布的原材料主要是聚丙烯（PP），即丙纶纤维。

那什么是无纺布，什么是纺粘和熔喷？

根据国家标准 GB/T 5709-1997，非织造材料，俗称无纺布，是指定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合或者这些方法的无纺布厂15838056980组合而相互结合制成的片状物、纤网或絮垫。

如下图我们常见的手提袋就是无纺布材料的。

无纺布（也叫不织布）是因制作过程得名的，这种布料并不是纺织出来的。我们常穿的各式衣物，棉、麻、丝绸总归是在机器上横纬竖经的一点点编织成型。

无纺布的特点：

无纺布没有经纬线，剪裁和缝纫都非常方便，而且质轻容易定型。与纺织布相比强度和耐久性较差，而且不能像其他布料一样清洗，因为纤维按一定方向排列，所以容易从直角方向裂开。

而纺粘和熔喷，是无纺布的生产工艺。

纺粘法：纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后，长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。

特点：

1.纤网由连续长丝组成。

2.优良的拉伸强力。

3.工艺变化较多，可采用多种方法加固。

4.长丝纤度变化范围宽。

熔喷法：无纺布厂15838056980属于聚合物挤压法非织造工艺，工艺原理就是用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，依靠自身粘合成为非织造布，喷丝的原理如下图：

特点：

1.纤网由极细的较短纤维组成。

2.纤网均匀度好，手感柔软。

3.过滤性能和吸液性能良好。

4.纤网强度较差。

口罩隔绝过滤的方式：

1、物理隔离，属于一种被动式隔离方法，即利用口罩自身小的孔隙结构，阻隔细菌及病毒的侵入。其中物理隔离方法主要利用到细菌以及细小颗粒的重力效应、拦截效应、扩散效应以及惯性效应等。

2、静电吸附，属于一种主动式隔离方法，即利用口罩中间层纤维之间的静电力对细菌、微小颗粒的吸附作用，实现隔离、防护。

但是物理隔离作用对粒径小于1μm（1000纳米）以下的粒子过滤效果很差（无纺布纤维之间孔径约为30μm），无纺布厂15838056980不能起到净化作用，而病毒的大小一般在几十到几百纳米左右，即使病毒无法独立生存，只有依附于空气中的飞沫，物理隔离也不能完全隔离掉病毒（取决于飞沫的直径），熔喷无纺布又不能把孔径做得太小（孔径太小的话，呼吸会困难）。所以在空气过滤的过程中增加静电吸附，依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获，或诱导中性微粒产生极性再将其捕获，就可以更有效地过滤气体载体相中的亚微粒子，大大增强过滤效率，而空气阻力却不会增加。这就是口罩的高效低阻的效果。

能让熔喷无纺布具有静电吸附作用，必须要经过驻极处理，才能在不改变呼吸阻力的前提下，实现95%的过滤性，才能有效防病毒。

这也是为什么口罩用了一段时间就得废弃？

主要原因就在于佩戴者的呼吸等人体活动，使口罩受潮，其静电吸附能力减弱，无纺布厂15838056980隔离效果逐渐变差。

口罩的防水透气原理：

看看口罩外中内三层在同样环境下的防水效果，可以看出中层的防水效果最好，因为中层的熔喷无纺布有着比内外层无纺布更加细密的孔径以及低的表面能，表现出来的水滴形状更加饱满，类似于荷叶上水滴的效果。外层由于经过防水处理，也具有不错的防水作用，内层经过亲水处理，所以水滴滴上去很快就会被吸收掉。

口罩的内外层都是纺粘无纺布，怎么外层防水，内层却吸水？

先看以下公式解释：

静水压检测适用于测定紧密织物（如帆布、油布、帐篷布及防雨服装布等）水渗透时的压力，理论上 纺织品的静水压（P）可以用以下公式求得： 

式中： 

γL——水的表面能； 

θ ——微孔内壁与水的接触角；

r ——微孔半径；

g ——重力加速度。 

由公式可见，当 90°＜θ＜180°时，θ越大，织物表面能越低，微孔的半径（r）越小，静水压（P） 越高，表现为防水无纺布厂15838056980效果就越好。而静水压的检测结果在样品和试验液体一定的条件下，与水温、测试面积和水压上升速率有关。试验结果表明，织物的静水压性能中大约有52%是由织物表面孔径决定的，有44%是由织物表面能决定的，有 4%是由其他因素决定的。故防水级别要求高的织物在织物的表面必须有微小而均匀的孔和非常低的表面能。

织物的孔径跟生产工艺有关，那怎么样改变无纺布的表面能呢？

低温等离子前处理+整理剂后处理：

医用无纺布为丙纶纤维制成，丙纶纤维是非极性、疏水性纤维，因此溶于水中的整理剂既难均匀渗透到织物，又无结合基团，因此对丙纶纤维进行后处理之前，需对丙纶无纺布先进行前处理。

无纺布采用氧气射击纤维的表面，使纤维表面的含氧基团(如-OH，=C=0，-COOH)大为增加，由于这些都是亲水性极性基团，因此既可提高纤维的吸湿性能，无纺布厂15838056980又增加了纤维的极性；又如用碳氟化合物等气体对织物进行等离子处理，不但明显地改善了织物表面的润湿性能，而且由于碳氟化合物的作用还具有一定的抗菌和拒水性能。

无纺布临界表面张力（也可以说表面能）为25～28×10-3N／m，略高于乙醇的临界表面张力，其表面不能抵抗酒精的渗透；由于比水的临界表面张力小很多，其本身就有较好的拒水性。又由于与血液和橄榄油的临界表面张力较为接近，所以其抗血液的性能尚需进一步提高，如下表：液体、固体的临界表面张力表。

为了使无纺布同时具备拒水、拒油、抗血液、抗酒精等性能，需要选择临界表面张力更小的整理剂，如选择表2中含有-CF32、-CF2H、-CF2CF2-等基团的含氟烃链化合物。这类物质的临界表面张力大大低于水和酒精，用其整理后的无纺布具有优异的疏水疏油性，而且这类物质在强酸强碱中都很稳定，不分解，无纺布厂15838056980在低浓度下便可产生优异的效果，同时不改变无纺布产品良好的手感、透气性、透湿性。

二、PE防水透气膜

PE防水透气膜主要有三层构成：PP纺粘无纺布，PE高分子透气膜，PP纺粘无纺布。纺粘无纺布的作用主要是增强拉力和静水压及保护中间层（透气膜），真正透气主要是靠中间层PE高分子透气膜。

所谓PE高分子透气膜，是通过聚烯烃原料中均匀加入混入一种功能性无机物，使制品在成膜过程中因高倍拉伸而产生气孔，从而具备透气、导湿功能；透气膜的功能简言之：隔水、透气（湿气），以最常用的PE为载体的透气膜为例。

透气膜成膜原理：PE+CaCO3（母粒） --- 成膜 --- 拉伸 --- 透气膜

PE透气膜是在LDPE/LLDPE聚乙烯树脂载体中，添加50%左右的特种碳酸钙进行共混，经挤出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯树脂为热塑性塑性材料，可在一定条件下进行拉伸和结晶，拉伸时聚无纺布厂15838056980合物与碳酸钙颗粒之间发生界面剥离，碳酸钙颗粒周围就形成了相互连通的蜿蜒曲折的孔隙或通道，正是这些孔隙和通道赋予了薄膜的透气（湿）功能，从而沟通了薄膜两面的环境。

PE防水透气膜的工作原理：

对于内外层：

在水汽的状态下，水颗粒非常细小，根据毛细运动的原理，可以顺利渗透到毛细管到另一侧，从而发生透汽现象。当水汽冷凝变成水珠后，颗粒变大，由于水珠表面张力的作用（水分子之间互相“拉扯抗衡”）， 水分子就不能顺利脱离水珠渗透到另一侧，也就是防止了水的渗透发生，使透汽膜有了防水的功能。

对于中间层：

透气原理：当薄膜一侧的水蒸气浓度在大于薄膜另一侧的环境时，形成了一种湿度梯度压力差。这就提供了气(汽)体对流的基本条件，由于对流的形成从而使得薄膜两侧的湿度环境趋于了相对的平衡。

防水原理：无纺布厂15838056980防水也可以说是隔水，因为薄膜中存在的许多通路，它所形成的曲折通道“长径比”（L/D）值很大，可理解为毛细管。所以，在同一液体(如水)、相同压力情况下，只要毛细管的液柱高度小于毛细管的长度,就可保证液体不会漏出。

因此薄膜的隔水性直接取决于透气膜的孔隙大小和通路长度。这种性能通常上可用耐水压来衡量,当水压超过微孔膜所能承受的耐水压值时，水就会漏出。

PE防水透气膜的应用：

1、个人卫生护理用品领域：如妇女卫生巾、婴儿纸尿裤、护垫、纸尿片等。

2、医疗领域：医疗、手术一次性用品，如手术服、隔离服、防护服等。

3、建筑领域：加强建筑水密性的同时，使结构水汽迅速排出，避免屋面霉菌滋生，改善居室空气质量。

三、ePTFE微滤膜

ePTFE（expanded PTFE）叫做聚四氟乙烯，具有非常好的化学稳定性，能耐受强酸强碱的腐蚀，同时又较宽的温度耐受性。因此 PTFE 与其他过无纺布厂15838056980滤材料相比，具有很大优势。但 PTFE 材料不熔，即使加热到分解温度，也不会流动，所以加工性能很差。

成膜原理：

目前制备 PTFE 微孔膜的方法为双向拉伸法。干燥的 PTFE 细粉料与添加剂充分混合后，进入挤压机中，粉料受推挤压出 PTFE 条状物，然后在滚压机下压延成膜片，然后加热挥发去除添加剂，进行双向拉伸。由于拉伸作用，PTFE 原纤结构发生分离，形成特殊的节点—裂隙组织。

经双向拉伸的ePTFE 膜，厚度为 8~180μm,一般常用的为 10~60μm，孔径在 0.1μm-10μm ，双向拉伸 PTFE 膜质地比较软，机械强度低，在使用中经常和无纺布复合，达到增强的作用。主要复合方法为热复合与粘结剂复合，热复合方法是目前主流方法，常用的无纺布支撑为 PP 和 PET。

ePTFE膜的工作原理：

1.防水：0.1-0.5微米的微孔，孔径小于水珠10000倍，防护等级：IP67、IP68，使水分无法通过，有效保护敏感类部件，避免液体侵蚀，提高产品使用寿命。

2.透气：微孔孔径大于水蒸气700倍，无纺布厂15838056980防水的同时，允许空气顺利通过，可以有效散热，防止产品内壁结雾，平衡内外空间气压。

3.防尘：微孔通道在膜内结成网状立体结构，均匀密集的微孔分布，使灰尘遇到阻隔，达到有效的防尘效果，最小可以捕捉到0.1微米的颗粒。

ePTFE 膜应用范围：

ePTFE 膜粘接方法：

1、焊接法：

2、使用双面胶粘贴：

总结：

1、虽然三种防水透气膜都可以实现特定环境下的防水、透气、防尘功能，但是，每个应用领域要求的都不一样，比如，医用口罩的主要功能是防细菌或病毒，同时对透气有特别的标准要求；PE膜不仅需要透气，对水分的渗透性也有一定的要求；ePTFE 膜不仅对防水防尘透气有严格等级要求，用在声学类产品上还对声阻有特别要求。

2、口罩不漏水不代表就可以防病毒，所以用其他防水透气膜来做口罩是不符合口罩的制造生产标准的，防水透气膜的孔径比口罩小，呼吸阻力比口罩大。

3、从上面介绍口罩的防护原理可知，在一般的环境下，戴一个口罩就可以达到防病毒的效果（前提是口罩是合格的，并且佩戴口罩的方式正确），没必要叠加两个甚至更多的口罩一起佩戴，叠加的越多，呼吸的阻力就越大。

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